高速公路路線設計基本思路及選線方法研究

呂耀龍

惠州市道路橋梁勘察設計院，廣東惠州 516000

1 高速公路路線設計基本思路

1.1 高速公路選線原則

1.1.1 地形選線原則

在開展高速公路路線規劃設計上，地形選線的主要原則是保證縱面均衡、平面瞬時和橫面合理。高速公路建設周圍地形相對復雜，水文地質條件復雜，高差較大，所以在選線時必須充分考慮地形特點，詳細勘察路線經過區域的工程地質和水文條件，了解影響工程施工的因素，盡量避開復雜崎嶇地形。

1.1.2 地質選線原則

在山區地帶修建高速公路，山區地帶地質災害發生相對頻繁，山區水文地質條件復雜，所以在選線中要全面把握地質水文環境情況，對施工沿線范圍的地質進行調查，通過物探探測技術進行探測，盡量避開滑坡、崩塌、泥石流、巖溶等自然災害發生聚集的地帶，選擇合理的跨域或穿越路線。比如，盡量靠近河谷，避開巖溶發育帶，采取線路標高抬高、施工長度縮短等方式穿越巖溶地段。

1.1.3 環境保護選線原則

路線選線時要綜合調查分析山區的自然環境和自然資源，比如生物種類、生物數量、居住人口、氣象和歷史文化等，在選線時盡量不破壞水利設施，減少農田占用，避開村鎮，避免大規模拆遷。對于路線經過的村鎮，可結合發展規劃進行設計。在選線時還要考慮交通需求，協調交通和土地之間的關系，加強敏感區域調查，路線選擇盡量避開高度敏感區域。

1.1.4 安全選線原則

在高速公路施工中，選線時要考慮施工安全問題。比如區間正線的最大坡度要控制在20‰范圍內，結合經濟技術指標優化坡度設計，抬高線路標高，減小水壓，從而降低施工難度，控制施工工區。通過隧道長度的縮短有效降低施工風險，減少工程投資的同時，保證施工和運營安全。此外，堅持安全選線原則，制定合理的路線方案能有效降低公路坡度和彎曲度，改善行車視距，減少駕駛員的視覺障礙，使駕駛員精確掌握公路狀況，方便明確車輛行駛方向，從而避免撞車等事故發生。

1.2 高速公路工程選線需考慮的因素

根據地形特點選擇合適的選線方案和技術標準，還應考慮經濟性因素，要根據工程建設規模確定工程造價，同時避免路線設計破壞周圍環境。如果在山區沿河段選線，應充分考慮河岸、路線和跨河換岸之間的關系，避開如泥石流、滑坡等不良地質路段，路線和河流間保持一段安全距離，合理設計沿河段的縱坡，避免路面滑坡引起安全事故，對于陡峭地段做好防護措施，詳細勘察跨河換段的地質條件，確定最合理的設計方案。此外，在公路路線選擇時，埡口的選擇是越嶺線地段的重要控制點，最優線路是埡口不用展線同時能靠近路線的總方向，并且標高較低且兩側低于展線。在大高差或者短直線距離路段選線時，可采用山凹螺旋展線升降破或借助橋梁、隧道等構造物。

2 高速公路路線選線的步驟和方法

2.1 路線方案的選擇

路線方案的選擇是為了解決路線起點和終點之前路線基本走向的問題，一般是利用平面線路圖，在小比例尺地形圖上找出各種可能的路線方案，然后對收集的方案資料進行評價分析，初步選定有價值的線路方案。之后通過現場調查和勘察，綜合各種數據對比得到最優線路方案。當出現沒有小比例尺地形圖情況時，則可以直接采取勘察的方式現場收集所需要的資料，然后對各方案進行評選。在地形比較復雜或區域范圍較大時，可綜合利用無人機技術、遙感技術和航攝資料進行選擇。

2.2 路線帶的選擇和具體定線

路線帶選擇是在上述路線基本方向確定之后，根據地形、地質和水文等自然條件確定細部控制點，然后將這些控制點連接起來形成線路帶。在對這些細部控制點進行選擇時，也是采取比較選擇的方式來確定。同樣，地形相對簡單、線路設計方案已經明確的施工路線，可以直接在現場選定。當路線方案和路線帶確定之后，綜合考慮技術要求、路線方案和施工條件等，在定線范圍內進行平面、縱面和橫面上的設計，具體制定道路中心工作。

2.3 路線方案比擬

根據已經制定的路線總方向和所設計公路的性質、公路功能，將社會、經濟、交通和環境因素綜合考慮在內，然后擬定路線走向和路線方案，路線方案的最終確定是有效解決所設計道路起點、終點和線路走向的關鍵。隨著對公路建設要求的提高，在現場勘察設計中，要結合路線性質、該路線在整個公路網中的作用、政治經濟指標、交通量要求以及關鍵技術指標、自然環境等因素，然后進一步確定路線的起終點和中間線路。一般來說，公路路線必須要經過重要的城鎮，這樣可以充分發揮該路線帶動區域經濟發展、社會聯系等功能。此外，由于路線方案的合理性關系著工程建設的經濟效益、運行效率和該路線在公路網中作用的發揮，所以關于路線方案的選擇需要綜合考慮各種因素，尤其要考慮長遠利益。

3 高速公路路線方案選取中遇到的主要問題和路線方案選取要點

3.1 高速公路路線方案選取中的問題

3.1.1 平面直線設計

因山區地質地形條件復雜，平面直線設計在山區高速公路線路設計中困難較大。在平原區域高速公路路線設計中，如果所設計的平面直線路段較長，會增加駕駛員疲憊感，影響行車安全，在較長平直路段上，容易出現車輛超速情況。如果這時駕駛員精神力不集中或疲勞駕駛，可能會無法及時發現前往道路轉向，無法穩定操作，從而引發安全事故。在山區地帶，地形復雜，曲線指標較多，所以很少出現長直線路面，但是圓曲線間的直線長度也不能太短，必須保證道路線形的連續性，如果直線長度過短則會呈現快速的線形變化，這樣駕駛員便無法對道路線形變化做出準確有效判斷。

3.1.2 平曲線設計

平曲線設計問題主要發生在山區高速公路線路的設計中，因為山區公路路線選線受到地形地質限制，在路線設計時往往不敢合理地設置隧道和高架橋，要么設置極限指標，要么所設置的指標過低，影響工程建設質量和使用功能。當駕駛員精神力不集中時，如果車速過快或車載量較大，可能在局部指標較低的平曲線路段上發生安全事故。

3.1.3 超高緩和段設計

在豎曲線或平曲線半徑較小路段，需要設計超高緩和路段，該超高緩和段的設計應該設置漸變段，且漸變段的位置要在全緩和段或緩和曲線中的某個指定特殊位置上，如果在橋梁上設計超高緩和段，會影響公路施工，而在橋梁上設置超高緩和段漸變段，會導致橋面坡度變得更加復雜。

3.2 高速公路路線方案選取要點

3.2.1 平面直線設計要點

在路線方案選擇和優化中，平面直線路段長度的設計關系著該路線方案是否合理。所以在設計中應充分考慮實際工程情況，綜合考慮成本、環境和安全行駛等因素，使得所設計的方案符合車輛行駛要求。一般來說，在進行平面直線段設計時，該線路長度的上限是該路段所規定時速的20倍左右，而該平面直線路段長度的下限是所規定時速的2倍左右。不過在實際設計規劃中，平面直線路段長度的值還需要結合當地地形變化，尤其是高度差變化和坡度變化來進行適當調整。對技術人員來說，則必須充分掌握地形地質條件信息，然后結合信息數據分析估算最優的直線路段長度。

3.2.2 平面曲線設計要點

平面曲線段設計不合理性引起交通事故頻繁，主要是因平面曲線路段指標不完善，為保證該線路行車安全，需對曲線半徑、線路段長度和變化率等進行深入分析研究。首先，在對安全事故發生原因分析中發現，當曲線半徑小于400m時，事故發生概率最大，而隨著曲線半徑增大，事故發生概率逐漸降低，尤其在半徑大于400m以后，事故發生概率逐漸趨向平緩。由此可得結論，在進行平面曲線設計時，應適當提高曲線半徑，使曲線變得平滑，控制平面曲線半徑在400m以上。同時，還應合理控制平面曲線轉角，一般來說，曲線轉角小于30°較容易發生安全事故，而曲線轉角在45°以上比較合適。

3.2.3 超高緩和段設計要點

為了降低復雜地形地質條件給高速公路路線設計帶來的負面影響，會進行超高緩和段設計工作。該線段設計的作用是將圓曲段和直線段連接起來，從而可減少地形地質給設計工作帶來的限制。在緩和段設計中，橫坡向平坡過渡需要的曲線段半徑應大于規定的最低半徑大小，標準路段向平坡過渡的曲線變化率應比排水系統設計規定的變化率大，這樣做的目的是便于公路排水工程運行。

4 結語

綜上所述，路線設計是高速公路總體設計的基礎，路線設計是否合理關系著公路整體性功能的發揮，而路線方案的好壞直接影響高速公路后期使用和安全運行。因此，在高速公路工程設計施工中，需綜合考慮影響該路線方案的因素，將自然條件、技術指標、工程造價、施工工期、施工設備等內容考慮在內，然后對比多種方案，選取最合理的線路設計方案。